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本发明涉及具备多个调整反应气体的流量的阀装置的燃料电池系统。

背景技术

燃料电池系统具备通过阳极气体(氢等燃料气体)与阴极气体(氧等氧化剂气体)的反应来进行发电燃料电池堆、供给阳极气体的阳极系装置以及供给阴极气体的阴极系装置。

另外,如在专利文献1中公开那样,阳极系装置在阳极气体的供给流路上具备多个调整阳极气体的流量的喷射器(阀装置)。由燃料电池系统的控制部以根据燃料电池堆的发电量而改变驱动转速的方式来控制多个喷射器,由此能够向燃料电池堆供给目标流量的阳极气体。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2018-101572号公报

发明内容

发明所要解决的问题

然而,在专利文献1中公开的燃料电池系统在一次运转(从起动到停止的动作)中没有被要求固定的发电量以上的发电的情况下,会在多个喷射器(阀装置)中产生一次也不工作的喷射器。当一次也不工作的喷射器发生异常(故障)时,无法向燃料电池堆供给固定量以上的阳极气体,因此即使在下一次动作时要求工作,也不会增加阳极气体的流量。其结果是,会产生因阳极气体的供给不足而导致不能稳定发电,燃料电池堆的劣化加剧等问题。

本发明是解决上述问题而完成的,目的在于提供在燃料电池系统的一次运转中使阀装置至少工作一次由此能够可靠并且早期识别阀装置的异常的燃料电池系统。

用于解决问题的方案

为了实现所述的目的,本发明的一方式是燃料电池系统,具备:燃料电池堆;能够调整向所述燃料电池堆供给的反应气体的流量的多个阀装置;以及控制部,其控制所述多个阀装置的动作,在所述燃料电池系统中,所述多个阀装置包括:第一阀装置,在所述燃料电池堆以规定的发电量以下进行发电时所述第一阀装置工作;以及第二阀装置,在所述燃料电池堆超过所述规定的发电量进行发电时除了所述第一阀装置以外所述第二阀装置也工作,在所述燃料电池系统从起动至停止的期间,所述控制部使所述第二阀装置至少动作一次并进行判定该第二阀装置是正常还是异常的动作确认。

发明的效果

上述的燃料电池系统在从起动至停止的一次运转中至少进行一次第二阀装置的动作确认,由此能够可靠并且早期识别第二阀装置的异常。而且,燃料电池系统识别第二阀装置的异常,由此能够限制燃料电池堆的发电量,避免对于要求而言阳极气体的供给量不足。由此,燃料电池系统能够抑制不稳定发电,并且抑制燃料电池堆的劣化。

根据参照附图来说明的以下实施方式的说明,能容易地理解上述的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是示出本发明的一实施方式涉及的燃料电池系统的整体结构的说明图。

图2A是示出在运转中发电时BP喷射器工作的状态的时序图。图2B是示出在运转中发电时BP喷射器不工作的状态的时序图。

图3是燃料电池系统的ECU的功能框图。

图4A是举例说明在停止处理时BP喷射器为正常的情况的压力变化的曲线图。图4B是举例说明在停止处理时BP喷射器为异常的情况的压力变化的曲线图。

图5是示出燃料电池系统的停止处理时的动作确认的处理流程的流程图。

图6是示出燃料电池系统的起动时的动作确认的处理流程的流程图。

图7是示出本发明的变形例涉及的燃料电池系统的整体结构的说明图。

具体实施方式

以下,关于本发明例举优选的实施方式,参照附图进行详细说明。

如图1所示,本发明的一实施方式涉及的燃料电池系统10具备燃料电池堆12、阳极系装置14、阴极系装置16以及冷却装置18。该燃料电池系统10搭载于燃料电池车辆11(燃料电池汽车,以下简称为车辆11)的电机室,将燃料电池堆12的发电电力供给到蓄电池Bt、行驶用电机Mt等来使车辆11行驶。

燃料电池堆12具备通过阳极气体(氢等燃料气体)与阴极气体(空气等氧化剂气体)的电化学反应来进行发电的多个发电单电池20。在将燃料电池堆12搭载于车辆11的状态下,多个发电单电池20构成为使电极面为竖立姿态而沿着车宽方向层叠而成的层叠体21。而且也可以是,多个发电单电池20在车辆11的车长方向(前后方向)、重力方向层叠。

由电解质膜-电极结构体22(以下称为“MEA 22”)、夹持MEA 22的一对隔板24构成各发电单电池20。MEA 22具有电解质膜26(例如,固体高分子电解质膜(阳离子交换膜))、在电解质膜26的一方的面设置的阳极电极28、在电解质膜26的另一方的面设置的阴极电极30。在一对隔板24与MEA 22相向配合的面分别形成使阳极气体流通的阳极气体流路32、使阴极气体流通的阴极气体流路34。另外,在因多个发电单电池20的层叠而一对隔板24彼此相向配合的面,形成使制冷剂流通的制冷剂流路36。

还有,燃料电池堆12具备使阳极气体、阴极气体以及制冷剂分别沿着层叠体21的层叠方向流通的未图示的多个连通孔(阳极气体连通孔、阴极气体连通孔、制冷剂连通孔)。阳极气体连通孔与阳极气体流路32连通,阴极气体连通孔与阴极气体流路34连通,制冷剂连通孔与制冷剂流路36连通。

燃料电池堆12由阳极系装置14供给阳极气体。在燃料电池堆12内,阳极气体在阳极气体连通孔(阳极气体入口连通孔)流通并且流入阳极气体流路32,在阳极电极28处用于发电。被用于发电而产生的阳极排气(包含未反应的氢)从阳极气体流路32流出到阳极气体连通孔(阳极气体出口连通孔)并且从燃料电池堆12被排出到阳极系装置14。

另外,燃料电池堆12由阴极系装置16供给阴极气体。在燃料电池堆12内阴极气体在阴极气体连通孔(阴极气体入口连通孔)流通并且流入阴极气体流路34,在阴极电极30处用于发电。被用于发电而产生阴极排气从阴极气体流路34流出到阴极气体连通孔(阴极气体出口连通孔)并且从燃料电池堆12被排出到阴极系装置16。

还有,燃料电池堆12由冷却装置18供给制冷剂。在燃料电池堆12内制冷剂在制冷剂连通孔(制冷剂入口连通孔)流通并且流入制冷剂流路36,对发电单电池20进行冷却。对发电单电池20进行了冷却的制冷剂从制冷剂流路36流出到制冷剂连通孔(制冷剂出口连通孔)并且从燃料电池堆12被排出到冷却装置18。

另外,本实施方式涉及的燃料电池堆12,层叠体21收容于堆壳体内。在层叠体21的层叠方向两端朝向外方顺次配置未图示的接线板、绝缘板、端板。端板沿着各发电单电池20的层叠方向施加紧固载荷。

燃料电池系统10的阳极系装置14具有向燃料电池堆12供给阳极气体的阳极供给路40、将阳极排气从燃料电池堆12排出的阳极排出路42。另外,在阳极供给路40与阳极排出路42之间,连接有用于使阳极排出路42的阳极排气中包含的未反应的氢返回到阳极供给路40的阳极循环路44。还有,在阳极循环路44连接有将阳极排气从阳极系装置14的循环回路排出的吹扫路46。

在阳极供给路40的一端(上游端)连接有贮存未图示的阳极气体(高压氢气)的罐47。罐47基于罐内电磁阀(未图示)的开闭来使阳极气体流出到阳极供给路40。

另外,阳极系装置14具备多个能够调整向燃料电池堆12供给的阳极气体的流量的喷射器48(阀装置)。在阳极供给路40设置多个喷射器48中的一方、即主喷射器50(第一阀装置)。主喷射器50主要在燃料电池系统10的运转中被使用,进行开闭动作以使比阳极供给路40靠上游侧(高压侧)的阳极气体成为规定的压力,向下游侧(低压侧)喷出阳极气体。在燃料电池堆12的发电量为固定以下(阳极气体的供给压力为固定以下)的情况下,主喷射器50单独动作。另外,主喷射器50除了在实施通常发电时动作以外,在实施燃料电池堆12的发电电流量(发电量)升高的高负荷发电以及燃料电池堆12的发电电流量降低的低负荷发电的情况下也动作。

在阳极供给路40的主喷射器50的下游侧设置有引射器52。引射器52利用因从主喷射器50喷出的阳极气体的移动而产生的负压,从阳极循环路44吸引阳极排气并且向下游侧的燃料电池堆12供给阳极气体。

而且,以跨过主喷射器50以及引射器52的方式在阳极供给路40连接有供给用旁通路54。在该供给用旁通路54设置有作为多个喷射器48中的另一方、即BP(旁通)喷射器51(第二阀装置:辅助喷射器)。

例如,在存在超过燃料电池堆12的主喷射器50能够供给的阳极气体量的高负荷发电的要求的情况下等,BP喷射器51进行开闭动作以使供给用旁通路54的上游侧(高压侧)的阳极气体在下游侧(低压侧)成为规定的压力,使阳极气体升压至高负荷发电的要求值。由此,阳极系装置14在高负荷发电时能够使阳极气体升压至与燃料电池堆12的发电量相对应的压力。另外,多个喷射器48不仅限定于主喷射器50和BP喷射器51,也可以设置三个以上。在设置三个以上的喷射器48的情况下,主(第一阀装置)与辅助(第二阀装置)的比例可任意设定。

另外,在阳极排出路42设置有将在阳极排气中包含的水(发电时的生成水)与阳极排气分离的气液分离器56。在气液分离器56的上部连接阳极循环路44,分离了水的阳极排气(气体)从气液分离器56流出到阳极循环路44。在阳极循环路44设置有使阳极排气在阳极供给路40循环的阳极泵58。

还有,气液分离器56的底部与将分离的水排出的泄放路60的一端连接。在泄放路60设置有将流路开闭的泄放阀60a。另外,吹扫路46被连接到泄放路60,并且在其中途设置将流路开闭的吹扫阀46a。

另外还有,阳极系装置14具备检测循环回路(燃料电池堆12、比引射器52靠下游侧的阳极供给路40、阳极排出路42、阳极循环路44)内的压力的压力传感器62。本实施方式涉及的压力传感器62设置于阳极供给路40,直接检测多个喷射器48的下游侧附近的压力(供给到燃料电池堆12的阳极气体的压力)。

另一方面,燃料电池系统10的阴极系装置16具有向燃料电池堆12供给阴极气体的阴极供给路64、从燃料电池堆12排出阴极排气的阴极排出路66。阴极系装置16具备未图示的压缩机、加湿器等辅助设备,将被压缩机压缩的并且被加湿器加湿的阴极气体供给到燃料电池堆12。

另外,燃料电池系统10的冷却装置18具有向燃料电池堆12供给制冷剂的制冷剂供给路68、从燃料电池堆12排出制冷剂的制冷剂排出路70,使制冷剂在冷却装置18与燃料电池堆12之间循环。

以上的燃料电池系统10具有控制该燃料电池系统10的各结构的动作并进行燃料电池堆12的发电的ECU 72(Electronic Control Unit:控制部)。ECU72构成为具有一个以上处理器、存储器以及输入输出接口的计算机(包含微型控制器)。

例如,如图2A和图2B所示,在车辆11行驶的情况下等,ECU 72在车辆11的用户(搭乘者)的操作下开始动作,使停止状态的燃料电池系统10起动。在该起动后,ECU 72进行燃料电池堆12的发电(运转中发电),向蓄电池Bt以及行驶用电机Mt供给发电电力。而且,在结束车辆11的动作时,实施用于停止燃料电池堆12(燃料电池系统10)的发电的停止处理。

另外,在运转中发电中,ECU 72基于控制行驶用电机Mt的电机ECU 88的发电要求指令、蓄电池Bt的充电状态(SOC)等,除了实施通常发电以外,还实施高负荷发电、低负荷发电。在实施高负荷发电时,增加向燃料电池堆12的阳极气体以及阴极气体的供给量。由此燃料电池堆12的发电量超过规定的高电流值Ih(参照图2A中的虚线)。

在阳极系装置14的控制下,在高电流值Ih以下的通常发电中,ECU 72仅使多个喷射器48中的主喷射器50开闭(工作)。由此阳极气体通过阳极供给路40(主喷射器50、引射器52)被供给到燃料电池堆12。

另一方面,在超过高电流值Ih的高负荷发电中,ECU 72除了使主喷射器50工作以外,还使BP喷射器51开闭(工作)。由此,阳极气体在阳极供给路40和供给用旁通路54这两方流通,对于燃料电池堆12的供给量增加。也就是说,在图2A中,在发电量超过高电流值Ih的情况下,BP喷射器51为开启(工作:实施开闭)状态。

另外,在运转中发电中由压力传感器62来检测阳极系装置14的循环回路(阳极气体的流路)内的压力,由此ECU 72监视向燃料电池堆12的阳极气体的供给状态。例如,在阳极气体的压力高的情况下,ECU 72延长喷射器48的闭塞时间由此降低循环回路的压力。另外,在高负荷发电时,在即使将BP喷射器51设为驱动状态而阳极气体的压力也不会达到规定以上的情况下,ECU 72判断BP喷射器51的故障。

然而,高负荷发电是因车辆11的行驶状态等而要求的,有时在燃料电池系统10的一次运转中(起动、运转中发电、停止处理的一系列处理时)一次也不进行高负荷发电。也就是说,在以往的燃料电池系统中,在运转中发电时不使用BP喷射器的情况下,就那样不进行BP喷射器的动作而停止了运转。

与之相对,本实施方式涉及的燃料电池系统10(ECU 72)构成为,在一次运转中使多个喷射器48全部工作一次。也就是说,主喷射器50在一次运转中必定工作,因而使BP喷射器51至少工作一次。伴随着该BP喷射器51的工作,ECU 72进行判定BP喷射器51的故障状态(正常或者异常)的动作确认。例如图2B所示,在运转中发电时不进行高负荷发电的情况下,ECU 72在实施停止处理时使BP喷射器51动作(设为开启状态),由此确认BP喷射器51的故障状态。

因此,处理器执行在存储器中存储的程序(未图示),由此ECU 72构建如图3所示的功能模块来实施动作确认。具体来讲,在ECU 72的内部构建发电控制部74、主喷射器驱动部76、BP喷射器驱动部78、BP喷射器确认部80以及通知控制部82。

发电控制部74是控制在一次运转中的燃料电池系统10的动作的功能部。在发电控制部74内设置控制燃料电池系统10的起动动作的起动控制部74a、控制运转中发电的动作的运转中发电控制部74b、以及控制停止处理的动作的停止处理控制部74c。另外,发电控制部74具备根据需要来限制燃料电池堆12的发电量的电流限制部74d。

主喷射器驱动部76基于发电控制部74的动作指令来控制主喷射器50的工作状态(开闭)。同样地,BP喷射器驱动部78基于发电控制部74的动作指令来控制BP喷射器51的工作状态(开闭)。

BP喷射器确认部80在一次运转中使BP喷射器51动作并且判定BP喷射器51的状态(正常或者异常)。在BP喷射器确认部80内设置有为了确认BP喷射器51而对BP喷射器驱动部78进行指示的确认控制部80a、判定BP喷射器51的状态(正常或者异常)的判定部80b。

这里,在运转中发电时,在实施高负荷发电而BP喷射器51动作的情况下,不需要进行BP喷射器51的确认。因此,ECU 72利用条件码寄存器84的BP喷射器动作标记84a来管理在一次运转中的BP喷射器51的动作。发电控制部74在运转中发电等时使BP喷射器51动作的情况下,确立BP喷射器动作标记84a(设为“1”)。另一方面,在没有使BP喷射器51动作的情况下,将BP喷射器动作标记84a设为“0”。而且,BP喷射器动作标记84a在车辆11的停止(闲置)状态下被复位。

确认控制部80a在停止处理时确认BP喷射器动作标记84a,在BP喷射器动作标记84a为“0”的情况下在停止处理时使BP喷射器51动作。如图4A以及图4B所示,停止处理控制部74c在停止处理时顺次实施贫氧工序、加压工序、压检工序。也就是说,燃料电池系统10在实施停止处理的各工序之后,成为完全停止的停止状态(闲置状态)。

贫氧工序是指降低燃料电池堆12内的氧浓度(设为贫氧)并提高氮浓度由此抑制因停止状态下的氧对发电单电池20的影响的处理。例如,在贫氧工序中,ECU 72使阴极系装置16的未图示的循环泵旋转并使阴极气体循环,来进行燃料电池堆12的发电,消耗残存的阴极气体。因此,在贫氧工序时,ECU 72也使阳极系装置14动作,向燃料电池堆12适当供给阳极气体。

加压工序是指提高燃料电池堆12的阳极气体流路32(循环回路)的压力由此将流路内设为目标阳极压力的处理。由此,燃料电池系统10能促进下一次起动时间缩短,并且抑制停止状态下的氮的交叉泄漏。

压检工序是指加压工序后检测出燃料电池堆12的阳极压力并监视阳极气体流路32的压力变化的工序。由此,燃料电池系统10能够判定阳极系装置14的阳极气体的漏出等,能够适当管理阳极压力。

在以上的停止处理中,确认控制部80a使BP喷射器51动作并确认BP喷射器51的状态。具体来讲,确认控制部80a在加压工序时使BP喷射器51动作,使循环回路的阳极压力上升。这里,在BP喷射器51为正常的情况(没有故障的情况)下,在加压工序时燃料电池堆12的阳极气体流路32的压力大幅上升。另外,与阳极压力的上升相对地,罐47内的压力降低(参照图4A中的双点划线)。

另一方面,在BP喷射器51为异常的情况(关闭故障的情况)下,在加压工序时燃料电池堆12的阳极气体流路32的压力几乎不上升。因而,BP喷射器确认部80的判定部80b能够基于压力传感器62检测到的压力容易地判定BP喷射器51的异常。

详细来讲,判定部80b具有压力阈值Tp,在BP喷射器51动作时,判定压力传感器62的压力值是否超过压力阈值Tp。压力阈值Tp可以在加压工序中根据上升的阳极压力而设定为适当的值。另外,判定部80b具有时间阈值Tt,从BP喷射器51的动作开始起测量时间计数,判定在时间计数超过时间阈值Tt为止的期间压力值是否超过压力阈值Tp。时间阈值Tt例如可以就设定为加压工序的实施期间。在时间阈值Tt中压力值超过压力阈值Tp的情况下,判定为BP喷射器51正常,判定部80b将条件码寄存器84的BP喷射器故障标记84b设为“0”。另一方面,在超过时间阈值Tt为止的期间压力值为压力阈值Tp以下的情况下,判定为BP喷射器51异常,判定部80b将条件码寄存器84的BP喷射器故障标记84b设为“1”。而且,在BP喷射器51的维护等中取出蓄电池Bt时,BP喷射器故障标记84b被复位。

另外,在判定了BP喷射器51的状态之后(加压工序结束时),确认控制部80a停止BP喷射器51的动作。此时,如果BP喷射器51为异常(BP喷射器故障标记84b为“1”),则ECU 72不实施下一次压检工序。即使实施压检工序,也仅检测阳极压力为低的异常状态,另外,判明了关于阳极压力低的原因为BP喷射器51的异常。

返回图3,在BP喷射器51为异常(故障)的情况下,ECU 72的通知控制部82经由车辆11的显示部86向用户进行通知。例如,通知控制部82在下一次燃料电池系统10起动时(起动控制部74a动作时)监视条件码寄存器84,如果BP喷射器故障标记84b为“1”,则按照故障码的通知内容进行通知。显示部86使用设置于车辆11的驾驶席的监视器、指示器。另外也可以是,故障的通知利用未图示的扬声器等通过声音来进行通知。

本实施方式涉及的燃料电池系统10基本如以上那样构成,以下说明其动作(实施BP喷射器51的动作确认的处理)。

ECU 72在由发电控制部74进行起动、运转中发电、停止处理组成的一次运转中,控制燃料电池系统10的各结构的动作。在实施运转中发电时,运转中发电控制部74b根据电机ECU 88的发电要求指令、车辆11的行驶状态、蓄电池Bt的SOC等来调整阳极气体以及阴极气体的供给量并控制燃料电池堆12的发电电流量。

在运转中发电时实施通常发电的情况下,运转中发电控制部74b仅使主喷射器50动作来向燃料电池堆12供给阳极气体。另一方面,在实施高负荷发电的情况下,运转中发电控制部74b除了使主喷射器50动作以外,还使BP喷射器51动作,向燃料电池堆12供给阳极气体。并且,在使BP喷射器51动作了的情况下,将BP喷射器动作标记84a设为“1”。

另外,当发电控制部74从车辆11接收运转停止指令(点火、启动开关的关闭信号)时,实施停止处理控制部74c的停止处理。如图4所示,在停止处理中,顺次实施贫氧工序、加压工序、压检工序。

在贫氧工序中,停止处理控制部74c使主喷射器50动作来向燃料电池堆12供给阳极气体。由此,燃料电池堆12基于从阳极系装置14供给的阳极气体与在阴极系装置16中循环的阴极气体来进行发电。

贫氧工序后,停止处理控制部74c进行加压工序。此时ECU 72的BP喷射器确认部80基于图5所示的处理流程根据需要来实施BP喷射器51的动作确认。具体来讲,BP喷射器确认部80的确认控制部80a监视BP喷射器动作标记84a,判定在一次运转中BP喷射器51是否动作(步骤S1)。在BP喷射器51已动作,也就是说,在BP喷射器动作标记84a为“1”的情况下(步骤S1:否),停止处理控制部74c进至步骤S2,在主喷射器50的工作下进行加压工序。相反地,在BP喷射器51未动作,也就是说,在BP喷射器动作标记84a为“0”的情况下(步骤S1:是),停止处理控制部74c进至步骤S3,在确认控制部80a引起的BP喷射器51的工作下进行加压工序。确认控制部80a在该BP喷射器51动作时也对实施时间进行计数。

伴随着BP喷射器51的动作,判定部80b判定燃料电池堆12的阳极压力(压力传感器62检测的压力值)是否超过压力阈值Tp(步骤S4)。在阳极压力超过压力阈值Tp的情况下(步骤S4:是),进至步骤S5,在阳极压力为压力阈值Tp以下的情况下,进至步骤S7。

在阳极压力超过压力阈值Tp的情况下,BP喷射器51稳定地动作,也就是说,处于正常。因此,在步骤S5中,BP喷射器故障标记84b原样保持为“0”。进而在步骤S6中,停止处理控制部74c实施加压工序至结束为止,之后实施压检工序。停止处理控制部74c当实施至压检工序时结束停止处理,由此燃料电池系统10完成一次运转。

另一方面,在阳极压力为压力阈值Tp以下的情况下,在步骤S7中将BP喷射器51动作的计数时间与时间阈值Tt进行比较,判定计数时间是否超过时间阈值Tt。在计数时间超过时间阈值Tt的情况下,进至步骤S8,在计数时间为时间阈值Tt以下的情况下返回步骤S3,继续BP喷射器51的动作。

在计数时间超过时间阈值Tt的情况下,在加压工序的实施期间内,BP喷射器51的阳极气体的供给量没有增加,也就是说,BP喷射器51为异常。因此,在步骤S8中,将BP喷射器故障标记84b设为“1”。进而在步骤S9中,当停止处理控制部74c结束加压工序时,之后的压检工序不实施并结束停止处理。由此,燃料电池系统10的一次运转完成。

而且,如图6所示,在燃料电池系统10的下一次起动时,ECU 72基于存储于条件码寄存器84的信息来实施适当的处理。即,发电控制部74的起动控制部74a在起动时确认BP喷射器故障标记84b,判定BP喷射器51是没有故障还是有故障(步骤S10)。在BP喷射器51没有故障,也就是说,在BP喷射器故障标记84b为“0”的情况下(步骤S10:是),发电控制部74实施不进行电流限制部74d的电流限制的通常的发电(运转中发电)(步骤S11)。

进而,在BP喷射器51没有故障的情况下,通知控制部82进行不实施向用户通知故障(在显示部86不显示故障)的处理(步骤S12)。而且,发电控制部74在燃料电池系统10的起动动作结束后,转移到没有电流限制的运转中发电。

另一方面,在BP喷射器51有故障,也就是说,在BP喷射器故障标记84b为“1”的情况下(步骤S10:否),发电控制部74实施伴随有电流限制部74d的电流限制的发电(步骤S13)。该情况下,电流限制部74d设定规定的电流限制值,由此限制发电控制部74的各结构的控制,使燃料电池堆12在电流限制值以下进行发电。因此,在运转中发电时,发电控制部74例如关于阳极气体的供给量将成为高电流值Ih(参照图2A和图2B)以下的量作为上限,并且将阴极气体限制为与之对应的供给量,由此设为不实施高负荷发电。由此,燃料电池系统10能够保护燃料电池堆12免于劣化。

还有,在BP喷射器51有故障的情况下,通知控制部82向用户进行通知故障(在显示部86显示故障)(步骤S14)。由此,用户能够识别因BP喷射器51的异常而对燃料电池系统10的发电施加了电流限制,因此能够早期实现所需要的应对。

而且,本发明不限定于上述的实施方式,能够遵循发明的主旨进行各种改变。例如,本发明的动作确认不限定于对阳极系装置14的多个喷射器48进行动作确认,在对阴极系装置16的未图示的阀装置进行动作确认的情况下也能够适用。作为一例可以考虑使用如下结构:在阴极系装置16的阴极供给路64具备第一阀装置,另一方面,在绕过该阴极供给路64上的加湿器的旁通路具备第二阀装置。

另外,BP喷射器51的动作确认不限定于在停止处理时实施,只要在燃料电池系统10的一次动作中即可,也可以是在起动时、运转中发电时实施。

以在起动时进行BP喷射器51的动作确认为例,可列举出在条件码寄存器84的状态被复位(消去)而不知道BP喷射器51的状态的情况下实施。即,当在车辆11的维护等中从车辆11取出蓄电池Bt时,条件码寄存器84的状态被复位,有时不知道BP喷射器51的动作确认的历史记录。因此,在条件码寄存器84的历史记录被复位的情况下,ECU 72在起动时进行BP喷射器51的动作确认。由此,能够在维护后的运转中发电的实施前识别BP喷射器51的状态(判定是正常还是异常)。

另外,例如,作为在运转中发电时的BP喷射器51的动作确认,可以在通常发电中特意停止主喷射器50的动作,进行使BP喷射器51动作的处理。ECU 72监视该切换导致的阳极气体的压力变化,由此能够确认BP喷射器51的状态。

另外,如图7所示,本发明的动作确认也可以应用于在引射器52的上游侧并列地设置有多个喷射器48的燃料电池系统10A。该情况下,多个喷射器48中的任一个相当于第一阀装置,其余的相当于第二阀装置。

以下记载了根据上述的实施方式能够掌握的技术的思想和效果。

本发明的第一方式是燃料电池系统,其具备:燃料电池堆12;能够调整向燃料电池堆12供给的反应气体的流量的多个阀装置(喷射器48);以及控制部(ECU 72),其控制多个阀装置的动作,在所述燃料电池系统10、10A中,多个阀装置包括:第一阀装置(主喷射器50),在燃料电池堆12以规定的发电量以下进行发电时所述第一阀装置工作;以及第二阀装置(BP喷射器51),在燃料电池堆12超过规定的发电量进行发电时除了第一阀装置以外所述第二阀装置也工作,在燃料电池系统10、10A从起动至停止的期间,控制部使第二阀装置至少动作一次并进行判定该第二阀装置是正常还是异常的动作确认。

上述的燃料电池系统10、10A在从起动至停止的一次运转中至少进行一次第二阀装置(BP喷射器51)的动作确认,由此能够可靠并且早期识别第二阀装置的异常。而且,燃料电池系统10、10A通过识别第二阀装置的异常,能够避免供给到燃料电池堆12的反应气体的供给量不足,抑制不稳定的发电,并且抑制燃料电池堆12的劣化。

另外,具备压力传感器62,该压力传感器62检测供给到燃料电池堆12的反应气体的压力,在使第二阀装置(BP喷射器51)工作的规定的时间内压力传感器62检测的压力值超过压力阈值Tp的情况下,控制部(ECU 72)判定为第二阀装置正常,另一方面,在规定的时间内压力值没有超过压力阈值Tp的情况下,控制部(ECU 72)判定为第二阀装置异常。由此,燃料电池系统10、10A能够基于压力传感器62检测的压力来容易地判定第二阀装置是正常还是异常。

另外,控制部(ECU 72)在判定为第二阀装置(BP喷射器51)异常的情况下,限制燃料电池堆12的发电量。燃料电池系统10、10A在第二阀装置为异常的情况下限制燃料电池堆12的发电量,由此能够消除高负荷发电的要求导致的一方的反应气体的不足并且抑制燃料电池堆12的劣化、燃料消耗的恶化。

另外,控制部(ECU 72)判定在该燃料电池系统10、10A的起动后的运转中发电时第二阀装置(BP喷射器51)是否工作,在第二阀装置工作了的情况下不进行动作确认,另一方面,在第二阀装置不工作的情况下,在燃料电池系统10、10A停止处理时进行动作确认。由此,燃料电池系统10、10A能够在一次动作中可靠地进行动作确认,并且能够避免实施不需要的动作确认。

另外,在停止处理中,顺次实施降低燃料电池堆12内的氧浓度的贫氧工序、提高反应气体的流路(阳极气体流路32)的压力的加压工序、以及监视反应气体的流路的压力变化的压检工序,控制部(ECU 72)在加压工序进行动作确认。由此,燃料电池系统10、10A在需要提高反应气体的流路的压力的定时使第二阀装置工作,由此能够良好地进行动作确认。

另外,在运转中发电时第二阀装置(BP喷射器51)工作的情况下,控制部(ECU 72)在加压工序中使第一阀装置(主喷射器50)工作。由此,在不进行第二阀装置的动作确认的情况下,能够稳定地进行加压工序。

另外,当在停止处理时进行动作确认而判定为第二阀装置(BP喷射器51)异常的情况下,控制部(ECU 72)在下一次起动燃料电池系统10、10A时向用户通知第二阀装置的异常。由此,燃料电池系统10、10A能够顺畅地向用户通知第二阀装置的异常。

另外,在没有判定第二阀装置(BP喷射器51)是正常还是异常的历史记录的情况下,控制部(ECU 72)在燃料电池系统10、10A的起动时进行动作确认。通过立即进行第二阀装置的动作确认,由此燃料电池系统10、10A能够在运转中发电的实施前识别第二阀装置是正常还是异常,能够在第二阀装置为异常的情况下采取适当的应对。

另外,反应气体是被供给到燃料电池堆12内的发电单电池20的阳极电极28的阳极气体,多个阀装置是调整向燃料电池堆12供给的阳极气体的供给量的喷射器48。由此,燃料电池系统10、10A能够简单地确认供给阳极气体的多个喷射器是正常还是异常。

另外,第一阀装置(主喷射器50)设置于使从燃料电池堆12流出的阳极排气合流的引射器52的上游侧,另一方面,第二阀装置(BP喷射器51)设置于绕过第一阀装置以及引射器52的旁通路(供给用旁通路54)。由此,燃料电池系统10能够良好地对在旁通路设置的第二阀装置进行动作确认。

相关技术
  • 带有集成的脱水器的用于燃料电池系统的加湿器、燃料电池系统以及带有这种燃料电池系统的车辆
  • 尤其用于燃料电池系统的涡轮机、燃料电池系统、用于运行涡轮机的方法和用于运行燃料电池系统的方法
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